1.化学反应方向的判定
首先根据综合判据判断化学反应是否有发生的可能性。 ΔG=ΔH-TΔS
ΔG<0时,反应能自发进行; ΔG=0时,反应达到平衡状态; ΔG>0时,反应不能自发进行。 2.化工生产适宜条件选择的一般原则
(1)从化学反应速率分析,既不能过快,又不能太慢。
(2)从化学平衡移动分析,既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性。
(3)从原料的利用率分析,增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本。
(4)从实际生产能力分析,如设备承受高温、高压能力等。 (5)注意催化剂的活性对温度的限制。 3.平衡类问题需综合考虑的几个方面
(1)原料的来源、除杂,尤其考虑杂质对平衡的影响。 (2)原料的循环利用。 (3)产物的污染处理。
(4)产物的酸碱性对反应的影响。 (5)气体产物的压强对平衡造成的影响。 (6)改变外界条件对多平衡体系的影响。
1.无机盐储氢是目前科学家正在研究的储氢新技术,其原理如下: Pd或PdO
NaHCO3(s)+H2(g)70℃,0.1MPaHCOONa(s)+H2O(l)
在2L恒容密闭容器中加入足量碳酸氢钠固体并充入一定量的H2(g),在上述条件下发生反应,体系中H2的物质的量与反应时间的关系如表所示:
t/min n(H2)/mol
下列推断正确的是( )
0 2.0 2 1.5 4 1.2 6 0.9 8 0.8 10 0.8 A.当容器内气体的相对分子质量不再变化时,反应达到平衡状态
B.0~4min内H2的平均反应速率v(H2)=0.2mol·L·min
C.若温度不变,平衡后再充入2molH2,达到新平衡时[H2]=0.4mol·L D.若保持温度不变,平衡后再充入少量H2,H2的转化率减小 答案 C
解析 该可逆反应中只有H2呈气态,H2的相对分子质量始终保持不变,A项错误;v(H2)=?2.0-1.2?mol-1-1-1
=0.1mol·L·min,B项错误;达到平衡时[H2]=0.4mol·L,平衡常数K2L×4min=
1
,温度不变时平衡常数不变,再充入H2达到新平衡时,H2的平衡浓度保持不变,C项[H2]
-1
-1-1
正确;温度不变,再充入H2,相当于将原体系压缩,平衡向右移动,H2的转化率增大,D项错误。
2.(2018·武汉高三模拟)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。 (1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发生如下反应: TaS2(s)+2I2(g)
TaI4(g)+S2(g) ΔH>0(Ⅰ)
如下图所示,反应(Ⅰ)在石英真空管中进行,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体,则温度T1________(填“>”“<”或“=”)T2。上述反应体系中循环使用的物质是________。
(2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡
转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH________(填“>”或“<”)0。实际生产条件控制在250℃、1.3×10kPa左右,选择此压强的理由是___________________________。
4
答案 (1)< I2
(2)< 在1.3×10kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,同时生产成本增加,得不偿失
解析 (1)由题意知,未提纯的TaS2粉末变成纯净TaS2晶体,要经过两步转化:①TaS2+2I2===TaI4+S2,②TaI4+S2===TaS2+2I2,即反应(Ⅰ)先在温度T2端正向进行,后在温度T1端逆向进行,反应(Ⅰ)的ΔH大于0,因此温度T1小于T2,该过程中循环使用的物质是I2。
4
(2)从图像来看,随着温度的升高,CO的转化率变小,则ΔH<0,综合温度、压强对CO转化率的影响来看,在题给压强下,CO的转化率已经很大,不必再增大压强。
3.(2019·长春质检)二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”,由合成气制备二甲醚的主要原理如下: ①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
-1
ΔH1=-90.7kJ·mol ②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)
-1
ΔH2=-23.5kJ·mol ③CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
-1
ΔH3=-41.2kJ·mol 回答下列问题:
(1)则反应3H2(g)+3CO(g)
CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=________kJ·mol。
-1
(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有________(填字母)。 A.使用过量的CO B.升高温度 C.增大压强
(3)反应③能提高CH3OCH3的产率,原因是_________________________________。 (4)将合成气以
n?H2?
=2通入1L的反应器中,一定条件下发生反应: n?CO?
CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH,则CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如
4H2(g)+2CO(g)
上图所示,下列说法正确的是________(填字母)。 A.ΔH<0 B.p1<p2<p3
C.若在p3和316℃时,起始时答案 (1)-246.1 (2)AC
(3)消耗了反应②的H2O(g),有利于反应②正向进行,同时生成H2(4)A
4.煤炭是重要的化工原料,但属于不可再生能源,高效、清洁地利用煤炭资源至关重要。请回答下列问题:
n?H2?
=3,则达到平衡时,CO转化率小于50% n?CO?